DNA Base Pairing

DNA lijkt op een gedraaide ladder. En de sporten van de DNA-ladder zijn complementaire paren stikstofbasen. Volgens regels voor basenparing, adenine, een purine, paren met thymine, een pyrimidine, met twee waterstofbruggen.

En guanine, een purine, verschijnt met cytosine, een pyrimidine, met drie waterstofbruggen. Maar waarom paren purines altijd met pyrimidines? Vanwege sterische beperkingen die ruimtelijke beperkingen zijn die worden opgelegd door de suikerfosfaatruggengraat van het DNA, is slechts een ruimte van 10, 85 ångström beschikbaar voor de basenparen in een dubbele DNA-helix.

Purines hebben een dubbele ringstructuur. Daarom zullen twee purines samen te groot zijn om in deze ruimte te passen. Aan de andere kant, als we twee pyrimidinen samenvoegen, die slechts een enkele ring bevatten, zal de afstand tussen hen te groot zijn om waterstofbruggen te vormen, die ongeveer twee ångström lang zijn.

Als we echter een purine en een pyrimidine aan elkaar koppelen, passen ze perfect in de DNA-helix en zijn ze dichtbij genoeg om waterstofbruggen te vormen. Waterstofbindingen kunnen worden gevormd wanneer een waterstofatoom ongeveer twee ångström verwijderd is van een elektronegatief atoom, zoals zuurstof of stikstof. Adenine heeft één waterstofatoom in de buurt van zuurstof en thymine.

En thymine heeft één waterstof dicht bij een stikstof en adenine. Dit leidt tot de vorming van twee waterstofbruggen. Adenine kan geen waterstofbruggen vormen met cytosine, omdat cytosine een waterstofatoom heeft waar de zuurstof en thymine zouden zijn.

En het waterstofatoom dat in thymine aanwezig is, is afwezig in cytosine. Een soortgelijk fenomeen doet zich voor in het guanine-cytosine-basenpaar, waar een zuurstof in guanine en een zuurstof en een stikstof in cytosine elk tegenover een waterstof zijn gepositioneerd, wat leidt tot de vorming van drie waterstofbindingen, wat niet gebeurt bij guanine-thymine-basenparing De hoge specificiteit van basenparing, samen met de hulp van DNA-replicatie-enzymen, is waarom adenine altijd paart met thymine en guanine altijd paart met cytosine.